Beregning af P- formet kompensator er at definere minimumsstørrelser kompensator tilstrækkelig til at kompensere for termiske deformationer af rørledningen. Ved at udfylde ovenstående formular vil du være i stand til at beregne udligningsevnen af ​​den U-formede ekspansionsfuge af de givne dimensioner.

Algoritmen for dette online program er baseret på metoden til beregning af den U-formede kompensator givet i Designer's Handbook "Design of Heating Networks" redigeret af A. A. Nikolaev.

1. Maksimal spænding på bagsiden af ​​kompensatoren anbefales det at tage i området fra 80 til 110 MPa.


2. Det optimale forhold mellem ekspansionsfugeudhænget og rørets ydre diameter anbefales at tage i området H / Dн = (10 - 40), mens ekspansionsfugeudhænget i 10DN svarer til DN350 rørledningen, og forlængelsen i 40DN svarer til DN15-rørledningen.


3. Det optimale forhold mellem ekspansionsfugens bredde og dets udhæng anbefales at tage i området L / H = (1 - 1,5), selvom andre værdier også kan tages.


4. Hvis en dilatationsfuge kræves for meget for at kompensere for de beregnede termiske forlængelser store størrelser, kan den udskiftes med to mindre ekspansionsfuger.


5. Ved beregning af rørledningens termiske forlængelse skal kølevæskens temperatur tages som maksimum og temperaturen på den omgivende rørledning som minimum.

Følgende begrænsninger accepteres i beregningen:

• Rørledningen er fyldt med vand eller damp
• Rørledningen er lavet af stålrør
• Maksimal temperatur Arbejdsmiljø ikke overstiger 200 ° С
• Det maksimale tryk i rørledningen overstiger ikke 1,6 MPa (16 bar)
• Kompensatoren er installeret i en vandret rørledning
• Kompensatoren er symmetrisk og dens skuldre har samme længde
• Faste understøtninger betragtes som absolut stive
• Rørledningen udsættes ikke for vindtryk og andre belastninger
• Modstanden af ​​friktionskræfterne fra de bevægelige understøtninger under termisk forlængelse tages ikke i betragtning
• Glatte bøjninger

1. Det anbefales ikke at placere faste understøtninger i en afstand på mindre end 10DN fra den U-formede ekspansionsfuge, da overføringen af ​​støtteklemmemomentet til den reducerer fleksibiliteten.


2. Det anbefales at tage sektionerne af rørledningen fra faste understøtninger til den U-formede ekspansionsfuge af samme længde. Hvis kompensatoren ikke er placeret i midten af ​​sektionen og forskydes mod en af ​​de faste understøtninger, øges kræfterne ved elastisk deformation og spændinger med omkring 20-40% i forhold til de opnåede værdier for kompensatoren placeret i midten.


3. For at øge kompensationskapaciteten anvendes foreløbig strækning af kompensatoren. Under installationen oplever kompensatoren en bøjningsbelastning, når den opvarmes, får den en ubelastet tilstand, og ved maksimal temperatur kommer den i spænding. Foreløbig udvidelse af ekspansionsfugen med en mængde svarende til halvdelen af ​​rørledningens termiske forlængelse gør det muligt at fordoble dens kompenserende kapacitet.

Anvendelsesområde

U-formede ekspansionsfuger bruges til at kompensere temperaturforlængelser rør på lange lige sektioner, hvis der ikke er mulighed for selvkompensation af rørledningen på grund af vendinger i varmenettet. Fraværet af ekspansionsfuger på stift fastgjorte rørledninger med en variabel temperatur af arbejdsmediet vil føre til en stigning i spændinger, der er i stand til at deformere og ødelægge rørledningen.

Der anvendes fleksible ekspansionsfuger

1. På overliggende lægning for alle rørdiametre, uanset kølevæskens parametre.
2. Ved udlægning i kanaler, tunneler og fælles solfangere på rørledninger fra DN25 til DN200 ved et varmemedietryk på op til 16 bar.
3. Til kanalfri installation til rør med diametre fra DN25 til DN100.
4. Hvis Maksimal temperatur arbejdsmiljø over 50 °C

Værdighed

• Høj kompensationsevne
• Vedligeholdelsesfri
• Let at fremstille
• Lave kræfter overføres til faste lejer

ulemper

• Stort rørforbrug
• Stort fodaftryk
• Høj hydraulisk modstand

I dag udføres brugen af ​​U-formede ekspansionsfuger eller andre, hvis stoffet, der passerer gennem rørledningen, er kendetegnet ved en temperatur på 200 grader Celsius eller højere, samt højt tryk.

Generel beskrivelse af dilatationsfuger

Metal ekspansionsfuger er enheder, der er designet til at kompensere eller afbalancere indflydelsen fra forskellige faktorer på driften af ​​rørledningssystemer. Med andre ord er hovedformålet med dette produkt at sikre, at der ikke er nogen skade på røret, når der transporteres stoffer langs det. Sådanne netværk, som sikrer transporten af ​​arbejdsmiljøet, er næsten konstant udsat for sådanne negative påvirkninger som termisk udvidelse og tryk, vibrationer og fundamentsænkning.

Det er for at eliminere disse defekter, at det er nødvendigt at installere fleksible elementer, som er blevet kaldt kompensatorer. Den U-formede type er blot en af ​​mange typer, der bruges til dette formål.

Hvad er U-formede elementer

Det skal straks bemærkes, at den U-formede type dele er den enkleste mulighed, der hjælper med at løse kompensationsproblemet. Denne kategori af enheder har mest bredt udvalg applikationer i form af temperaturindikatorer, såvel som trykindikatorer. Til fremstilling af U-formede ekspansionsfuger bruges enten ét langt rør, som bøjes de rigtige steder, eller de tyer til at svejse flere bøjede, stejlt bøjede eller svejsede bøjninger. Det er værd at bemærke her, at nogle af rørledningerne periodisk skal adskilles for rengøring. I sådanne tilfælde fremstilles ekspansionsfuger af denne type med forbindelsesender på flanger.

Da den U-formede dilatationsfuge er den enkleste udformning, har den en række visse ulemper. Disse omfatter højt forbrug rør til at skabe et element, store dimensioner, behovet for installation af yderligere understøtninger samt tilstedeværelsen af ​​svejsede samlinger.

Krav til ekspansionsfuger og omkostninger

Hvis vi overvejer installationen af ​​U-formede ekspansionsfuger ud fra materielle ressourcers synspunkt, så deres installation i systemer med stor diameter... Forbruget af rør og materielle ressourcer til skabelsen af ​​dilatationsfugen vil være for højt. Her kan du sammenligne dette udstyr c Virkningen og parametrene for disse elementer er omtrent de samme, men installationsomkostningerne for en U-formet er cirka dobbelt så meget. Hovedårsagen til denne udgift Penge i det faktum, at der er behov for mange materialer til konstruktion, samt installation af yderligere understøtninger.

For at den U-formede kompensator helt skal kunne neutralisere trykket på rørledningen, uanset hvor det kommer fra, er det nødvendigt at montere sådanne enheder på et tidspunkt med en forskel på 15-30 grader. Disse parametre er kun egnede, hvis temperaturen af ​​arbejdsstoffet inde i netværket ikke overstiger 180 grader Celsius og ikke falder under 0. Kun i dette tilfælde og med denne installation vil enheden være i stand til at kompensere for belastningen på rørledning fra jordbevægelser fra ethvert punkt.

Installationsberegninger

Beregningen af ​​den U-formede ekspansionsfuge er at finde ud af, hvad enhedens minimumsdimensioner vil være nok til at kompensere for trykket på rørledningen. For at udføre beregningen bruges visse programmer, men denne operation kan udføres selv gennem onlineapplikationer. Det vigtigste her er at overholde visse anbefalinger.

• Den maksimale belastning, der anbefales for bagsiden af ​​kompensatoren, er i området fra 80 til 110 MPa.
• Der er også en sådan indikator som ekspansionsfugens udhæng til den ydre diameter. Denne parameter det anbefales at tage inden for H / Dn = (10 - 40). Med sådanne værdier skal man huske på, at 10Dn vil svare til en pipeline med en indikator på 350DN, og 40Dn vil svare til en pipeline med en parameter på 15DN.
• Også ved beregning af en U-formet ekspansionsfuge er det nødvendigt at tage højde for enhedens bredde til dets udhæng. Optimale værdier betragtes som L/H = (1 - 1,5). Andre numeriske parametre er dog tilladt her.
• Hvis det under beregningen viser sig, at det for en given rørledning er nødvendigt at oprette en for stor kompensator af denne type, anbefales det at vælge en anden type enhed.

Beregningsbegrænsninger

Hvis beregningerne udføres af en uerfaren specialist, er det bedre at gøre dig bekendt med nogle begrænsninger, der ikke kan overskrides, når du beregner eller indtaster data i programmet. For en U-formet dilatationsfuge lavet af rør gælder følgende begrænsninger:

• Arbejdsstoffet kan enten være vand eller damp.
• Selve rørledningen bør kun være lavet af stålrør.
• Maksimum temperaturindikator for arbejdsmiljøet - 200 grader celsius.
• Det maksimale tryk, der observeres i netværket, bør ikke overstige 1,6 MPa (16 bar).
• Ekspansionsfugen kan kun installeres på en vandret type rørledning.
• Dimensionerne på den U-formede ekspansionsfuge skal være symmetriske, og dens skuldre skal være ens.
• Rørledningsnettet bør ikke opleve yderligere belastninger (vind eller andre).

Installation af enheder

For det første anbefales det ikke at placere faste understøtninger længere end 10DN fra selve kompensatoren. Dette skyldes det faktum, at transmissionen af ​​klemmemomentet af støtten i høj grad vil reducere strukturens fleksibilitet.

For det andet anbefales det kraftigt at opdele sektionerne fra fast støtte til en U-formet dilatationsfuge af samme længde gennem hele nettet. Det er også vigtigt at bemærke her, at forskydningen af ​​installationsstedet for enheden fra midten af ​​rørledningen til en af ​​dens kanter vil øge den elastiske deformationskraft såvel som spændinger med omkring 20-40% af disse værdier der kan opnås, hvis strukturen monteres i midten.

For det tredje, for yderligere at øge kompensationsevnen, anvendes strækning af de U-formede ekspansionsfuger. På installationstidspunktet vil konstruktionen opleve en bøjningsbelastning, og ved opvarmning vil den antage en ubelastet tilstand. Når temperaturen når maksimal værdi, så vil enheden blive tændt igen. Ud fra dette er der foreslået en strækmetode. Forarbejde består i at strække ekspansionsfugen med en mængde, der vil være lig med halvdelen af ​​rørledningens termiske udvidelse.

Fordele og ulemper ved designet

Hvis vi taler generelt om denne struktur, så kan vi med tillid sige, at den har sådan positive egenskaber, såsom enkelhed i produktionen, høj kompensationsevne, intet behov for vedligeholdelse, indsatsen, der overføres til understøtningerne, er ubetydelig. Men blandt de åbenlyse ulemper skiller følgende sig ud: et stort forbrug af materiale og en stor mængde plads optaget af strukturen, en høj grad af hydraulisk modstand.

Dette vejledningsdokument (RD) gælder for stålrørledninger i vandvarmenetværk med et driftstryk på op til 2,5 MPa og en driftstemperatur på op til 200 °C og damprørledninger med et driftstryk på op til 6,3 MPa og en driftstemperatur på op til 350 ° C, lagt på understøtninger (over jorden og i lukkede kanaler), samt kanalløs i jorden. RD sørger for bestemmelse af vægtykkelsen af ​​bøjninger, T-stykker og bindinger ud fra betingelsen om at sikre dem bæreevne fra påvirkningen af ​​internt tryk, samt en vurdering af rørledningens statiske og cykliske styrke.

Snip -85

Ved beregning af understøtninger bør man tage højde for dybden af ​​frysning eller optøning af jorden, jorddeformation (hævning og sænkning) samt mulige ændringer i jordens egenskaber (inden for grænserne for opfattelsen af ​​belastninger) afhængigt af årstiden, temperatur regime, dræning eller vanding af områder, der støder op til motorvejen, og andre forhold. 8,43. Belastningerne på understøtningerne som følge af vindpåvirkning og ændringer i længden af ​​rørledninger under påvirkning af indre tryk og ændringer i rørvæggenes temperatur bør bestemmes afhængigt af det vedtagne lægnings- og kompensationssystem. langsgående deformationer rørledninger under hensyntagen til modstanden mod forskydning af rørledningen på understøtningerne.

Beregning af U-formede dilatationsfuger

For at kompensere for termiske udvidelser er U-formede dilatationsfuger mest almindelige i varmenet og kraftværker.

På trods af dets mange mangler, blandt hvilke man kan fremhæve: relativt store dimensioner (behovet for at installere kompenserende nicher i varmenetværk med kanallægning), betydelige hydrauliske tab (i sammenligning med pakdåse og bælg); U-formede ekspansionsfuger har også en række fordele.

De vigtigste fordele er enkelhed og pålidelighed.

Beregning af den U-formede dilatationsfuge

diameter af et rør med bøjede bøjninger med en radius på R = 1 m.

rækkevidde l = 5 m; kølevæsketemperatur t = 150 ° С, og temperaturen inde i kammeret t vk. = 19,6°C; tilladt kompensationsspænding i rørledningen s add = 110 MPa. Varmeanlæg og fjernvarme er et vigtigt led i energiøkonomien og ingeniørudstyr i byer og industriområder.

Rør er det bedste valg

Rørledningsdesign lavet af polypropylen til koldt- og varmtvandsforsyningsanlæg udføres i overensstemmelse med forskrifterne byggekoder og regler (SNiP) 2.04.01 85 "Intern vandforsyning og kloakering af bygninger", under hensyntagen til de særlige forhold polypropylen rør.

Valget af rørtype foretages under hensyntagen til rørledningens driftsbetingelser: tryk, temperatur, påkrævet tid service og aggressivitet af den transporterede væske. Ved transport af ætsende væsker skal driftsbetingelserne for rørledningen anvendes i henhold til tabel.

2 fra CH 550 82.

Hydraulisk beregning af PP R 80 rørledninger består i at bestemme tryktab(eller tryk) for at overvinde den hydrauliske modstand, der opstår i røret, i forbindelsesdelene, på steder med skarpe drejninger og ændringer i rørledningens diameter.

Hydraulisk tryktab i røret bestemt ved nomogrammer.

side 7); Forbedring af varmeforsyningssystemets termiske og hydrauliske regime

Bøjningsudligningsspænding i længderetningen ved punktet for stiv fastgørelse af den mindre arm b (a) = 45,53 MPa Bøjningsudligningsspænding i længderetningen ved punktet for stiv fastgørelse af den større arm b (b) = 11,77 MPa Bøjningsudligningsspænding i længderetningen ved bøjningspunktet b (c) = 20,53 MPa.

De beregnede resultater af programmet Px = 1287,88 H afspærringsventiler, overgange, rotationsvinkler, stik; du bør også tage højde for friktionskræfterne i bevægelige understøtninger og på jorden for kanalløse pakninger samt kompensatorers respons og egenkompensation.

Online beregning af den L-formede dilatationsfuge

Udførelse af beregninger i henhold til START-programmer sikrer pålidelighed og sikkerhed under driften af ​​rørledningssystemer til forskellige formål, letter projektgodkendelse med regulerende myndigheder (Rostekhnadzor, Glavsgosexpertiza), reducerer omkostninger og tid til idriftsættelse.

START blev udviklet af OOO NTP Truboprovod, en ekspertorganisation fra Rostekhnadzor. Der er et overensstemmelsescertifikat fra Federal Agency for Technical Regulation and Metroology.

Send dit gode arbejde i videnbasen er enkel. Brug formularen nedenfor

Godt arbejde til webstedet ">

Studerende, kandidatstuderende, unge forskere, der bruger videnbasen i deres studier og arbejde, vil være dig meget taknemmelig.

opslået på http://www.allbest.ru/

Beregning af U-formede dilatationsfuger

Ph.D. S.B. Gorunovich,

hænder. design team Ust-Ilimsk kraftvarmeværk

For at kompensere for termiske udvidelser er U-formede dilatationsfuger mest almindelige i varmenet og kraftværker. På trods af dets mange ulemper, blandt hvilke man kan fremhæve: relativt store dimensioner (behovet for at installere kompenserende nicher i varmesystemer med kanallægning), betydelige hydrauliske tab (i sammenligning med pakdåse og bælg); U-formede ekspansionsfuger har også en række fordele.

De vigtigste fordele er enkelhed og pålidelighed. Derudover er denne type dilatationsfuger den bedst undersøgte og beskrevet i uddannelses-, metode- og referencelitteraturen. På trods af dette er det ofte svært for unge ingeniører, der ikke har specialiserede programmer, at beregne dilatationsfuger. Dette skyldes primært en ret kompleks teori med tilstedeværelsen af ​​et stort antal korrektionsfaktorer og desværre med tilstedeværelsen af ​​stavefejl og unøjagtigheder i nogle kilder.

Nedenfor udføres detaljeret analyse procedurer til beregning af en U-formet kompensator fra to hovedkilder, hvis formål var at identificere mulige tastefejl og unøjagtigheder, samt at sammenligne resultaterne.

En typisk beregning af kompensatorer (fig. 1, a)), foreslået af de fleste af forfatterne, forudsætter en procedure baseret på brugen af ​​Castilianos teorem:

hvor: U- potentiel deformationsenergi af kompensatoren, E- elasticitetsmodul af rørmaterialet, J- aksialt inertimoment af ekspansionsleddet (rørsektionen),

hvor: s- vægtykkelsen af ​​bøjningen,

D n- bøjningens ydre diameter;

M- bøjningsmoment i dilatationsfugeafsnittet. Her (fra ligevægtstilstanden, fig. 1 a)):

M = P yx - P xy + M 0 ; (2)

L- kompensatorens fulde længde, J x- kompensatorens aksiale inertimoment, J xy- kompensatorens centrifugale inertimoment, S x- kompensatorens statiske moment.

For at forenkle løsningen overføres koordinatakserne til det elastiske tyngdepunkt (nye akser Xs, Ys), derefter:

S x= 0, J xy = 0.

Fra (1) får vi den elastiske tilbageslagskraft P x:

Bevægelsen kan tolkes som kompensatorens kompenserende kapacitet:

hvor: b t- koefficient for lineær termisk udvidelse, (1,2x10 -5 1 / grader for kulstofstål);

t n - begyndelsestemperatur (gennemsnitstemperatur den koldeste femdages periode i de sidste 20 år);

t Til- sluttemperatur (maksimal temperatur af kølevæsken);

L uch- længden af ​​den kompenserede sektion.

Ved at analysere formel (3) kan vi komme til den konklusion, at den største vanskelighed er forårsaget af bestemmelsen af ​​inertimomentet J xs, især da det først er nødvendigt at bestemme kompensatorens tyngdepunkt (med y s). Forfatteren foreslår med rimelighed at bruge en omtrentlig, grafisk metode til at bestemme J xs, mens der tages hensyn til stivhedskoefficienten (Karmana) k:

Det første integral bestemmes i forhold til aksen y, den anden i forhold til aksen y s(fig. 1). Ekspansionsfugens akse er tegnet i skala på millimeterpapir. Hele kompensatorens kurveakse L opdeles i mange segmenter DS jeg... Afstand fra centrum af linjen til aksen y jeg målt med en lineal.

Stivhedskoefficienten (Karmana) er beregnet til at afspejle den eksperimentelt beviste effekt af lokal udfladning tværsnit bøjer ved bøjning, hvilket øger deres kompensationskapacitet. V normativt dokument Karman-koefficienten bestemmes af empiriske formler, der er forskellige fra dem, der er givet i,. Stivhedskoefficient k bruges til at bestemme den reducerede længde L prd bueelement, som altid er større end dets faktiske længde l G... I kilden er Karman-koefficienten for bøjede bøjninger:

hvor: l - bøjningskarakteristik.

Her: R- bøjningsradius.

hvor: b- bøjningsvinkel (i grader).

For svejste og kortbøjede stemplede albuer foreslår kilden at bruge andre afhængigheder til at bestemme k:

hvor: h- bøjningskarakteristik for svejsede og prægede bøjninger.

Her: R e - ækvivalent radius af den svejste bøjning.

For haner fra tre og fire sektorer b = 15 grader, for en rektangulær to-sektor bøjning foreslås det at tage b = 11 grader.

Det skal bemærkes, at i, koefficienten k ? 1.

Forskriftsdokument RD 10-400-01 indeholder følgende procedure til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten TIL R* :

hvor TIL R- fleksibilitetskoefficient uden at tage hensyn til begrænsningen af ​​deformation af enderne af den bøjede sektion af rørledningen; o - koefficient under hensyntagen til begrænsningen af ​​deformation ved enderne af den buede sektion.

I dette tilfælde, hvis, så tages fleksibilitetskoefficienten lig med 1,0.

Mængden TIL s bestemt af formlen:

Her P- for højt internt tryk, MPa; E t er materialets elasticitetsmodul ved Driftstemperatur, MPa.

Det kan påvises, at fleksibilitetsfaktoren TIL R* vil være mere end én, derfor er det, når man bestemmer den reducerede længde af bøjningen ifølge (7), nødvendigt at tage dens omvendte værdi.

Til sammenligning, lad os bestemme fleksibiliteten af ​​nogle standardbøjninger i henhold til OST 34-42-699-85 ved overtryk R= 2,2 MPa og modul E t= 2x105 MPa. Resultaterne er opsummeret i nedenstående tabel (tabel nr. 1).

Ved at analysere de opnåede resultater kan det konkluderes, at proceduren til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten i henhold til RD 10-400-01 giver et mere "strengt" resultat (mindre bøjningsfleksibilitet), mens der desuden tages hensyn til overtrykket i rørledning og materialets elasticitetsmodul.

Inertimomentet for den U-formede kompensator (fig. 1 b)) i forhold til den nye akse y sJ xs defineret som følger:

hvor: L NS- reduceret længde af kompensatorens akse,

y s- koordinat for kompensatorens tyngdepunkt:

Maksimalt bøjningsmoment M Maks(virker i toppen af ​​ekspansionsfugen):

hvor H- ekspansionsfugeudhæng, ifølge fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

Den maksimale spænding i sektionen af ​​rørvæggen bestemmes af formlen:

hvor: m 1 - korrektionsfaktor (sikkerhedsfaktor), under hensyntagen til stigningen i spændinger i de bøjede sektioner.

Til bøjede bøjninger (17)

Til svejsede bøjninger. (atten)

W- grendelens modstandsmoment:

Tilladt spænding (160 MPa for kompensatorer lavet af stål 10G 2S, St 3sp; 120 MPa for stål 10, 20, St 2sp).

Jeg vil straks bemærke, at sikkerhedsfaktoren (korrektion) er ret høj og vokser med en stigning i rørledningens diameter. For eksempel for en 90 ° bøjning - 159x6 OST 34-42-699-85 m 1 ? 2,6; til 90° bøjning - 630x12 OST 34-42-699-85 m 1 = 4,125.

Fig. 2. Beregningsdiagram af kompensatoren i henhold til RD 10-400-01.

I vejledningen udføres beregningen af ​​et snit med en U-formet ekspansionsfuge, se fig. 2, efter en iterativ procedure:

Her indstilles afstandene fra dilatationsfugeaksen til de faste understøtninger. L 1 og L 2 ryglæn V og afgangen er bestemt N. I processen med iterationer i begge ligninger er det nødvendigt at opnå, at det bliver lige; af et par værdier tages den største = l 2. Derefter bestemmes det ønskede dilatationsfugeudhæng H:

Ligningerne viser de geometriske komponenter, se fig. 2:

Komponenter af elastiske kræfter, 1 / m 2:

Inertimomenter omkring midterakserne x, y.

Styrke parameter A, m:

[y sk] - tilladt kompensationsspænding,

Den tilladte kompensationsspænding [y sk] for rørledninger placeret i det vandrette plan bestemmes af formlen:

for rørledninger placeret i lodret plan efter formlen:

hvor: er den nominelle tilladte spænding ved driftstemperatur (for stål 10G 2C - 165 MPa ved 100 °? t? 200 °, for stål 20 - 140 MPa ved 100 °? t? 200 °).

D- indre diameter,

Det skal bemærkes, at forfatterne ikke var i stand til at undgå stavefejl og unøjagtigheder. Hvis vi bruger fleksibilitetsfaktoren TIL R* (9) i formlerne til bestemmelse af den reducerede længde l NS(25), koordinater for de centrale akser og inertimomenter (26), (27), (29), (30), så vil et undervurderet (forkert) resultat opnås, da fleksibilitetskoefficienten TIL R* ifølge (9) er større end én og skal ganges med længden af ​​de bøjede bøjninger. Den givne længde af bøjede bøjninger er altid større end deres faktiske længde (ifølge (7)), først da vil de opnå yderligere fleksibilitet og kompenserende evne.

For at korrigere proceduren til bestemmelse af de geometriske karakteristika i henhold til (25) h (30), er det derfor nødvendigt at bruge den omvendte værdi TIL R*:

TIL R* = 1 / K R*.

I designdiagrammet i fig. 2 er kompensatorstøtterne faste ("kryds" bruges normalt til at betegne faste understøtninger (GOST 21.205-93)). Dette kan få "beregneren" til at tælle afstandene. L 1 , L 2 fra faste understøtninger, det vil sige, tage højde for længden af ​​hele kompensationsafsnittet. I praksis er de laterale bevægelser af de glidende (bevægelige) understøtninger af den tilstødende sektion af rørledningen ofte begrænset; fra disse bevægelige, men begrænset i sideværts bevægelse af understøtningerne, og afstandene skal tælles L 1 , L 2 ... Hvis du ikke begrænser rørledningens tværgående bevægelser i hele længden fra den faste til den faste understøtning, er der fare for, at rørledningssektionerne kommer af understøtningerne nærmest dilatationsfugen. For at illustrere dette faktum viser fig. 3 beregningsresultaterne for temperaturkompensation sektion af hovedrørledningen DN 800 lavet af stål 17G 2C 200 m lang, temperaturforskel fra - 46 C ° til 180 C ° i MSC Nastran-programmet. Den maksimale sideværts bevægelse af dilatationsfugens midtpunkt er 1.645 m. Potentiel vandhammer udgør også en yderligere risiko for afsporing fra rørledningsstøtterne. Derfor er beslutningen om længderne L 1 , L 2 bør tages med forsigtighed.

Fig. 3. Resultater af beregning af kompensationsspændinger i en sektion af rørledningen DN 800 med en U-formet kompensator ved hjælp af MSC / Nastran softwarepakken (MPa).

Oprindelsen af ​​den første ligning i (20) er ikke helt klar. Desuden er det ikke dimensionsmæssigt korrekt. Faktisk i parentes under modultegnet tilføjes værdierne R NS og P y(l 4 +…) .

Rigtigheden af ​​den anden ligning i (20) kan bevises som følger:

for at det er nødvendigt, at:

Dette er faktisk tilfældet, hvis vi siger

Til en særlig lejlighed L 1 = L 2 , R y=0 ved at bruge (3), (4), (15), (19), kan vi nå frem til (36). Det er vigtigt at tage højde for, at i notationssystemet i y = y s.

Til praktiske beregninger ville jeg bruge den anden ligning i (20) i en mere velkendt og bekvem form:

hvor A 1 = A [y ck].

I det særlige tilfælde hvornår L 1 = L 2 , R y=0 (symmetrisk kompensator):

De åbenlyse fordele ved teknikken i forhold til er dens store alsidighed. Kompensatoren i fig. 2 kan være asymmetrisk; normativitet tillader beregning af kompensatorer ikke kun for varmenetværk, men også for kritiske rørledninger højt tryk, som er i RosTekhNadzors register.

Vi udfører sammenlignende analyse resultaterne af beregning af U-formede kompensatorer i henhold til metoderne. Lad os indstille følgende indledende data:

a) for alle ekspansionsfuger: materiale - Stål 20; P = 2,0 MPa; E t= 2 x 105 MPa; t= 200°; belastning - foreløbig strækning; bøjede bøjninger i henhold til OST 34-42-699-85; ekspansionsfuger er arrangeret vandret, lavet af rør med pels. forarbejdning;

b) et designdiagram med geometriske betegnelser ifølge fig. 4;

Fig. 4. Beregningsskema til sammenlignende analyse.

c) kompensatorernes standardstørrelser er opsummeret i tabel 2 sammen med beregningsresultaterne.

	Kompensatorens bøjninger og rør, D n H s, mm	Størrelse, se fig. 4	Forstrækning, m	Maksimal stress, MPa	Tilladt stress, MPa
							ifølge	ifølge	ifølge	ifølge

konklusioner

kompensator varmerørledningsspænding

Ved at analysere resultaterne af beregninger ved hjælp af to forskellige metoder: reference - og normativ - kan man komme til den konklusion, at på trods af at begge metoder er baseret på samme teori, er forskellen i resultaterne meget betydelig. De valgte standardstørrelser af kompensatorer "passer med en margin", hvis de er beregnet efter og ikke passerer de tilladte spændinger, hvis de er beregnet efter. Den mest signifikante effekt på resultatet er lavet af korrektionsfaktoren m 1 , hvilket øger spændingen beregnet med formlen 2 eller flere gange. For eksempel, for kompensatoren i den sidste linje i tabel nr. 2 (fra rør 530Ch12) koefficienten m 1 ? 4,2.

Det påvirker resultatet og værdien af ​​den tilladte spænding, som er væsentligt lavere for stål 20.

Generelt, på trods af den større enkelhed, som er forbundet med tilstedeværelsen af ​​et mindre antal koefficienter og formler, viser metoden sig at være meget mere stringent, især i den del af rørledninger med stor diameter.

Af praktiske årsager vil jeg ved beregning af U-formede dilatationsfuger til varmenet anbefale en "blandet" taktik. Fleksibilitetskoefficienten (Karmana) og den tilladte belastning skal bestemmes i henhold til standarden, dvs. k = 1 /TIL R* og derefter ifølge formlerne (9) h (11); [y ck] - ifølge formlerne (34), (35) under hensyntagen til RD 10-249-88. Teknikkens "krop" skal bruges i henhold til, men uden at tage højde for korrektionsfaktoren m 1 , dvs.:

hvor M Maks bestemt af (15) h (12).

Den mulige asymmetri af kompensatoren, som tages i betragtning i, kan negligeres, da i praksis, når der lægges varmenetværk, installeres bevægelige understøtninger ganske ofte, asymmetrien er tilfældig og væsentlig indflydelse påvirker ikke resultatet.

Afstand b det er muligt at tælle ikke fra de nærmeste naboglidestøtter, men at beslutte begrænsningen af ​​sideforskydninger allerede på den anden eller tredje glideleje hvis målt fra kompensatorens akse.

Ved at bruge denne "taktik" slår lommeregneren "to fluer med ét smæk": a) følger nøje regulatoriske dokumenter, da "kroppen" af en teknik er et specialtilfælde. Beviset er givet ovenfor; b) forenkler beregningen.

Hertil kan du tilføje en vigtig sparefaktor: når alt kommer til alt, for at vælge en ekspansionsfuge fra et 530Ch12 rør, se tabel. nr. 2, ifølge opslagsbogen, skal lommeregneren øge sine dimensioner mindst 2 gange, ifølge samme gældende regulering en reel kompensator kan også reduceres med halvanden gang.

Litteratur

1. Elizarov D.P. Termiske kraftværker af kraftværker. - M .: Energoizdat, 1982.

2. Vand varmenet: Referencemanual om design / I.V. Belyakin, V.P. Vitaliev, N.K. Gromov et al., Ed. N.K. Gromova, E.P. Shubin. - M .: Energoatomizdat, 1988.

3. Sokolov E.Ya. Varme- og varmenet. - M .: Energoizdat, 1982.

4. Standarder til beregning af styrken af ​​rørledninger af varmenetværk (RD 10-400-01).

5. Standarder for beregning af styrken af ​​stationære kedler og damprørledninger og varmt vand(RD 10-249-98).

Udgivet på Allbest.ru

...

Lignende dokumenter

Beregning af varmeomkostninger til opvarmning, ventilation og varmtvandsforsyning. Bestemmelse af rørledningens diameter, antallet af ekspansionsled, tryktab i lokale modstande, tryktab langs rørledningens længde. Valget af tykkelsen af ​​varmelederens termiske isolering.

test, tilføjet 25/01/2013


Bestemmelse af værdierne af varmebelastninger i området og årligt forbrug varme. Valg af kildens varmekilde. Hydraulisk beregning af varmenettet, valg af net og fødepumper. Beregning af varmetab, dampnetværk, dilatationsfuger og støttekræfter.

semesteropgave, tilføjet 07/11/2012


Kompensationsmetoder reaktiv effekt v elektriske netværk... Anvendelse af statiske kondensatorbanker. Automatiske regulatorer vekslende excitation af synkrone kompensatorer med en tværgående rotorvikling. CK interface programmering.

afhandling, tilføjet 03/09/2012


Grundlæggende principper for reaktiv effektkompensation. Vurdering af indflydelsen af ​​ombygningsinstallationer på industrielle strømforsyningsnet. Udvikling af en fungerende algoritme, strukturel og skematiske diagrammer tyristorkompensatorer af reaktiv effekt.

afhandling, tilføjet 24.11.2010


Bestemmelse af varmestrømme til opvarmning, ventilation og varmtvandsforsyning. Bygning temperatur graf regulering af varmebelastning på opvarmning. Beregning af kompensatorer og termisk isolering, hovedvarmeledninger i et to-rørs vandnetværk.

semesteropgave, tilføjet 22.10.2013


Beregning af en simpel rørledning, en teknik til anvendelse af Bernoulli-ligningen. Bestemmelse af rørledningens diameter. Kavitationsberegning af sugeledningen. Definition maksimal højde løft og maksimal væskestrøm. Diagram af en centrifugalpumpe.

præsentation tilføjet 29/01/2014


Strukturel beregning af en vertikal varmelegeme lavt tryk med et bundt af U-formede messingrør med en diameter på d = 160,75 mm. Bestemmelse af varmevekslingsoverfladen og geometriske parametre for strålen. Hydraulisk modstand af in-line banen.

test, tilføjet 18/08/2013


Maksimalt flow gennem hydraulikledningen. Værdier af kinematisk viskositet, ækvivalent ruhed og flowareal af rør. Foreløbig vurdering af væskestrømningsregimet ved rørledningens indløbssektion. Beregning af friktionskoefficienter.

semesteropgave tilføjet 26.08.2012


Anvendelse i strømforsyningssystemer til automationsenheder til kraftsystemer: synkrone kompensatorer og elektriske motorer, hastighedsregulatorer. Beregning af kortslutningsstrømme; beskyttelse af elledninger, transformere og motorer.

semesteropgave tilføjet 23.11.2012


Bestemmelse af den ydre diameter af isoleringen af ​​en stålrørledning med indstillet temperatur ydre overflade, temperaturen af ​​den lineære varmeoverførselskoefficient fra vand til luft; varmetab fra 1 m af rørledningen. Isoleringsegnethedsanalyse.

Ph.D. S. B. Gorunovich, hænder. designgruppe af Ust-Ilimskaya CHPP

For at kompensere for termiske udvidelser er U-formede dilatationsfuger mest almindelige i varmenet og kraftværker. På trods af dets mange ulemper, blandt hvilke man kan fremhæve: relativt store dimensioner (behovet for at installere kompenserende nicher i varmesystemer med kanallægning), betydelige hydrauliske tab (i sammenligning med pakdåse og bælg); U-formede ekspansionsfuger har også en række fordele.

De vigtigste fordele er enkelhed og pålidelighed. Derudover er denne type dilatationsfuger den bedst undersøgte og beskrevet i uddannelses-, metode- og referencelitteraturen. På trods af dette er det ofte svært for unge ingeniører, der ikke har specialiserede programmer, at beregne dilatationsfuger. Dette skyldes primært en ret kompleks teori med tilstedeværelsen af ​​et stort antal korrektionsfaktorer og desværre med tilstedeværelsen af ​​stavefejl og unøjagtigheder i nogle kilder.

Nedenfor er en detaljeret analyse af proceduren for beregning af den U-formede kompensator fra to hovedkilder, hvis formål var at identificere mulige tastefejl og unøjagtigheder, samt at sammenligne resultaterne.

En typisk beregning af kompensatorer (fig. 1, a)), foreslået af de fleste forfattere ÷, antager en procedure baseret på brugen af ​​Castilianos teorem:

hvor: U- potentiel deformationsenergi af kompensatoren, E- elasticitetsmodul af rørmaterialet, J- aksialt inertimoment af ekspansionsleddet (rørsektionen),

;

hvor: s- vægtykkelsen af ​​bøjningen,

D n- bøjningens ydre diameter;

M- bøjningsmoment i dilatationsfugeafsnittet. Her (fra ligevægtstilstanden, fig. 1 a)):

M = P y x - P x y + M 0 ; (2)

L- kompensatorens fulde længde, J x- kompensatorens aksiale inertimoment, J xy- kompensatorens centrifugale inertimoment, S x- kompensatorens statiske moment.

For at forenkle løsningen overføres koordinatakserne til det elastiske tyngdepunkt (nye akser Xs, Ys), derefter:

S x = 0, J xy = 0.

Fra (1) får vi den elastiske tilbageslagskraft P x:

Bevægelsen kan tolkes som kompensatorens kompenserende kapacitet:

; (4)

hvor: α t- koefficient for lineær termisk udvidelse, (1,2x10 -5 1 / grader for kulstofstål);

t n- begyndelsestemperatur (gennemsnitstemperatur for den koldeste femdages uge over de seneste 20 år);

t til- sluttemperatur (maksimal temperatur af kølevæsken);

L uch- længden af ​​den kompenserede sektion.

Ved at analysere formel (3) kan vi komme til den konklusion, at den største vanskelighed er forårsaget af bestemmelsen af ​​inertimomentet J xs, især da det først er nødvendigt at bestemme kompensatorens tyngdepunkt (med y s). Forfatteren foreslår med rimelighed at bruge en omtrentlig, grafisk metode til at bestemme J xs, mens der tages hensyn til stivhedskoefficienten (Karmana) k:

Det første integral bestemmes i forhold til aksen y, den anden i forhold til aksen y s(fig. 1). Ekspansionsfugens akse er tegnet i skala på millimeterpapir. Hele kompensatorens kurveakse L opdeles i mange segmenter Δs i... Afstand fra centrum af linjen til aksen y i målt med en lineal.

Stivhedskoefficienten (Karmana) er beregnet til at afspejle den eksperimentelt beviste effekt af lokal udfladning af bøjningers tværsnit under bøjning, hvilket øger deres kompensationsevne. I reguleringsdokumentet bestemmes Karman-koefficienten ved hjælp af empiriske formler, der adskiller sig fra dem, der er angivet i,.

Stivhedskoefficient k bruges til at bestemme den reducerede længde L prD bueelement, som altid er større end dets faktiske længde l g... I kilden er Karman-koefficienten for bøjede bøjninger:

; (6)

hvor: - bøjningskarakteristik.

Her: R- bøjningsradius.

; (7)

hvor: α - bøjningsvinkel (i grader).

For svejste og kortbøjede stemplede albuer foreslår kilden at bruge andre afhængigheder til at bestemme k:

hvor: - bøjningskarakteristisk for svejste og prægede bøjninger.

Her: - ækvivalent radius af den svejste bøjning.

For udtag fra tre og fire sektorer, α = 15 grader, for en rektangulær to-sektor bøjning foreslås det at tage α = 11 grader.

Det skal bemærkes, at i, koefficienten k ≤ 1.

Forskriftsdokument RD 10-400-01 indeholder følgende procedure til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten K p *:

hvor K p- fleksibilitetskoefficient uden at tage hensyn til begrænsningen af ​​deformation af enderne af den bøjede sektion af rørledningen;

I dette tilfælde, hvis, så tages fleksibilitetskoefficienten lig med 1,0.

Mængden K p bestemt af formlen:

, (10)

hvor .

Her P- for højt internt tryk, MPa; E t er materialets elasticitetsmodul ved driftstemperatur, MPa.

, (11)

Det kan påvises, at fleksibilitetsfaktoren K p * vil være mere end én, derfor er det, når man bestemmer den reducerede længde af bøjningen ifølge (7), nødvendigt at tage dens omvendte værdi.

Til sammenligning, lad os bestemme fleksibiliteten af ​​nogle standardbøjninger i henhold til OST 34-42-699-85 ved overtryk R= 2,2 MPa og modul E t= 2x105 MPa. Resultaterne er opsummeret i nedenstående tabel (tabel nr. 1).

Ved at analysere de opnåede resultater kan det konkluderes, at proceduren til bestemmelse af fleksibilitetskoefficienten i henhold til RD 10-400-01 giver et mere "strengt" resultat (mindre bøjningsfleksibilitet), mens der desuden tages hensyn til overtrykket i rørledning og materialets elasticitetsmodul.

Inertimomentet for den U-formede kompensator (fig. 1 b)) i forhold til den nye akse y s J xs defineret som følger:

hvor: L pr- reduceret længde af kompensatorens akse,

; (13)

y s- koordinat for kompensatorens tyngdepunkt:

Maksimalt bøjningsmoment M max(virker i toppen af ​​ekspansionsfugen):

; (15)

hvor H- ekspansionsfugeudhæng, ifølge fig. 1 b):

H = (m + 2) R.

Den maksimale spænding i sektionen af ​​rørvæggen bestemmes af formlen:

; (16)

hvor: m 1- korrektionsfaktor (sikkerhedsfaktor), under hensyntagen til stigningen i spændinger i de bøjede sektioner.